肝肾综合征早期生物学标志物的研究进展

曹丽娜，万远太

(武汉科技大学附属天佑医院消化内科，武汉 430064)

肝肾综合征(hepatorenal syndrome，HRS)表现为晚期慢性肝病患者肾功能不断衰竭，通常伴有门脉高压和腹水，偶尔伴有重型肝炎[1]。HRS的特点为肾功能不全、肾脏血流尤其是肾皮质灌注不足、肾脏实质无病变。HRS主要继发于肝硬化和严重门静脉高压下内脏高动力循环，使体循环血流量明显减少，扩血管物质增多(如一氧化氮、前列腺素、血管内皮舒张因子、胰高血糖素、内毒素)，引起体循环血管床扩张、循环功能紊乱、心排血量减少，而有效的动脉低血容量可激活内源性血管收缩系统，引起肾实质血管收缩、肾血流量减少以及HRS的发生。HRS发病是复杂的病理生理学过程，肝硬化进展过程中任何事件(如出血、利尿剂过量、乳果糖引起的腹泻、肝硬化心肌病、全身炎症)均可诱发HRS[2]。肝硬化腹水患者每年HRS的患病率约为8%，也有报道高达40%，虽然HRS的定义是标准化的，但一些肝硬化和终末期肝病患者的肌肉质量和尿素合成显著下降，进而可能导致血清肌酐和血尿素氮水平降低，因此早期诊断HRS具有重要临床意义[3]。

2015年国际腹水俱乐部修订了HRS的诊断标准[4]。HRS分为两种类型：1型HRS为2周内肾功能迅速恶化，血清肌酐>221 μmol/L，2型HRS的特征为中度肾衰竭进展缓慢，血清肌酐浓度为132.6～221 μmol/L，并且1型HRS的中位生存期为2周；2型HRS在难治性腹水和中度肾功能不全的患者中起病较隐匿，中位生存期为4～6个月[5]。此分类将血清肌酐浓度作为HRS分类的唯一因素，而不考虑潜在的病理学或病因。血清肌酐受性别、年龄、种族、肌肉萎缩和营养不良等多种因素影响，且肾脏有很强的贮备能力，仅当肾小球滤过率(glomerular filtration rate，GFR)下降到正常值50%以下时血清中肌酐浓度才出现升高，所以血清肌酐不能反映出早期肾损伤，且难以准确反映肝硬化患者肾损伤的严重程度，因此寻找能够反映早期肾损伤的生物学标志物是当前临床关注的热点。现对8种常见的HRS早期肾损伤生物学标志物进行综述。

1 中性粒细胞明胶酶相关脂质运载蛋白

中性粒细胞明胶酶相关脂质运载蛋白(neutrophil gelatinase-associated lipocalin，NGAL)是脂质蛋白超家族成员，由感染和炎症区域激活的中性粒细胞释放，发挥抑菌作用[6]。NGAL是一种已确定的肾损伤生物标志物[7]。肾损伤6 h内，尿液和血清(或血浆)NGAL水平升高，而血清肌酐水平的升高仅发生在肾功能丧失>50%的几天后[8]。所以，尿液和血液NGAL的水平变化比血清肌酐水平的变化出现较早，且NGAL 信使RNA的表达比肾损伤时增加 1 000余倍，使其成为一种早期生物标志物，可比血清肌酐更早地反映出肾损伤情况[9]。一项有关NGAL用于评估肝硬化急性肾损伤(acute kidney injury，AKI)的前瞻性研究表明，NGAL可用于急性肾小管坏死(acute tubular necrosis，ATN)与肝硬化其他类型AKI的鉴别诊断，特别是HRS-AKI，且住院期间AKI的进展与持续升高的NGAL水平相关，NGAL是AKI进展的独立预测因素。一项有关NGAL用于评估肝硬化AKI的前瞻性研究发现，肌酐诊断ATN的最佳预测临界值为220 μg/g，大多数患有ATN-AKI的患者中NGAL高于此阈值，而大多数患有HRS-AKI或肾前性AKI患者的NGAL则低于此阈值[10]。然而，这些研究均未包括用于诊断ATN的金标准(组织学)，因此在肝硬化和AKI患者中仍难以确诊ATN[10]。实际上，HRS和ATN被认为可能是一个连续体，而不是两个不同的实体，但仍需更多的临床研究证实。Hamdy等[11]对70例肝硬化AKI的研究发现，肾损伤的原因中肾前病变占55.7%(39例)、HRS占24.3%(17例)和肾内小管损伤占20%(14例)，肾前病变、HRS、肾内小管损伤的尿NGAL的平均值分别为(21.70±7.31) ng/mg、(115.53±68.19) ng/mg和(240.83±116.94) ng/mg，终末期肝病模型评分高于20分和尿NGAL高于32分是死亡率的预测因子，由此可知各组尿NGAL水平差异有统计学意义，因此尿NGAL水平可能有助于HRS与ATN的鉴别，同时检测血清、尿NGAL对肝硬化肾损伤的早期诊断和预后判断具有重要临床意义。

2 肾损伤因子-1

Cai等[12]研究表明，肾损伤因子-1(kidney injury molecule-1，KIM-1)在正常肾脏和其他器官中均以低水平表达，但在缺血再灌注损伤后的肾脏(近端小管上皮细胞)中显著表达；同时，KIM-1参与肾损伤和愈合过程，肾小管上皮细胞产生重要的促炎因子和趋化因子并表达Toll样受体，是先天免疫应答的重要组成部分，KIM-1/T细胞免疫球蛋白和黏蛋白域1是肾近端小管中上调最多的蛋白，损伤形式多样。KIM-1是一种磷脂酰丝氨酸受体，主要介导吞噬作用的凋亡小体和氧化脂质[13]。当KIM-1长期高表达时，可导致进行性肾纤维化和慢性肾衰竭，这可能与其吞噬有害化合物(如氧化脂质)的功能有关[14]。KIM-1除了吞噬作用外，还可通过磷脂酰肌醇-3-激酶激活信号[15]。Yap等[16]通过评估血清和尿液生物标志物的使用预测HRS的研究发现，43例患者中12例(27.9%)在距离基线(7.3±5.1)周时发生HRS，Logistic回归分析显示，基线尿NGAL、尿KIM-1 与HRS的发展相关。NGAL和KIM-1预测HRS的临界值分别为18.72 ng/mL和1.499 ng/mL，因此尿NGAL和KIM-1联合检测有助于早期识别晚期肝硬化患者的HRS。Huo等[17]在探讨白细胞介素(interleukin，IL)-18联合KIM-1预测HRS-AKI患者在重症医学科接受连续性肾脏替代治疗后28 d病死率的研究中发现，尿IL-18联合KIM-1对AKI危重症患者的预后有较高预测价值，受试者工作特征曲线下面积为0.786(95%CI0.598～0.914，P<0.05)，具有较高的灵敏度和特异度，且早期启动连续性肾脏替代治疗可显著降低患者病死率，对HRS-AKI早期干预具有一定的临床意义。

3 IL-8和IL-18

炎症及机体的自我防御反应可由感染、创伤、肿瘤和自身免疫疾病等多种因素引起。炎症机制受趋化因子调节，趋化因子通过与跨膜受体相互作用控制各种类型白细胞的运输。IL-8是CXC趋化因子(α类趋化因子)家族成员之一，主要编码于4q染色体，跨越约2.5 Mb区域。IL-8具有针对T细胞和碱性粒细胞的趋化活性，中性粒细胞与内皮细胞的黏附和迁移受IL-8调节，一旦中性粒细胞到达炎症部位，IL-8可进一步刺激细胞发挥吞噬作用，提高组织修复效率。IL-18是IL-1家族成员，在细胞免疫调节中发挥重要作用，也可促进Th1细胞活化和诱导产生IgE。有研究表明，IL-18可用于HRS病因的鉴别，并为预后提供有效参考[18]。Solé等[19]在肝硬化失代偿患者中通过测量大量细胞因子来评估全身炎症反应特征发现，与无AKI失代偿期肝硬化患者和低血容量诱发AKI患者相比，HRS-AKI患者的全身炎症反应、白细胞计数和血清C反应蛋白(C-reactive protein，CRP)水平更高，HRS-AKI患者的细胞因子谱与其他两组不同，几种细胞因子水平存在差异，包括较高的尿单核细胞趋化蛋白-1水平、血浆IL-6、肿瘤坏死因子-α、血管细胞黏附分子-1和IL-8。综上，与没有AKI和低血容量诱导的AKI的患者相比，HRS-AKI患者的全身炎症特征显著增加，并且IL-8与HRS 3个月的病死率相关[19]。

4 氧化应激

由于氧化应激/抗氧化防御失衡，持续摄入乙醇会造成肝硬化，HRS是肝硬化最严重的并发症。氧化损伤是活性氧类产生异常、乙醇及其代谢产物的毒性作用以及活化吞噬细胞作用的结果。此外，持续使用乙醇会加剧活性氧类和脂质过氧化物的产生。氧化应激会破坏特定的分子靶点，如脂质、蛋白质和糖类，导致细胞功能障碍和(或)细胞死亡。脂质是最常受影响的一类生物分子，其氧化产生许多次级产物。丙二醛是多不饱和脂肪酸自由基引发氧化分解的最终产物，因此丙二醛可作为测量氧化应激的生物标志物。有研究发现，当肝硬化发生时，丙二醛水平随CRP升高而升高，随着肝硬化的进展和肾衰竭的发展丙二醛与CRP的相互依赖性呈正相关，这也说明氧化应激对肝脏炎症的发生发展具有重要作用[16]。肝硬化患者血清丙二醛水平随肌酐浓度的增加而升高，随着肝硬化的进展和严重肾衰竭条件下HRS的发展，丙二醛与肌酐相互依赖性增加，说明丙二醛水平可导致肝功能损害和肾功能进一步恶化，而丙二醛是否可以作为预测肝硬化晚期HRS预后的生物标志物仍需进一步深入的临床研究[20]。

5 胱抑素C

胱抑素C是GFR的一种替代生物标志物，近年来有学者对胱抑素C的评价进行了大量研究[21]。胱抑素C是一种低分子量的非糖基碱性蛋白，分子量为13 000，由所有有核细胞以恒定速度产生，不与血浆蛋白结合。胱抑素C可以自由通过肾小球过滤，随后在近端肾小管中被重吸收和分解代谢。研究表明，血清胱抑素C是GFR的一个标志，当检测危重症患者GFR受损时，其表现明显优于血清肌酐[22]。由于既往估算肝硬化中的GFR主要依赖血清肌酐，准确性较差，慢性肾脏病流行病学合作研究组(Chronic Kidney Disease Epidemiology Collaboration，CKD-EPI)使用血清肌酐联合胱抑素C水平新提出了一个方程式(CKD-EPI肌酐-胱抑素C方程)，其对肝硬化患者的诊断性能优于传统方程估计GFR[23]。高攀和朱祖安[24]探讨胱抑素C在失代偿期肝硬化并发HRS患者诊断价值中的研究发现，胱抑素C、血清肌酐、丙氨酸转氨酶、碱性磷酸酶、Na+是预测HRS发生的重要因素，多因素Logistic回归分析发现，胱抑素C和血清肌酐是影响HRS的独立危险因素，胱抑素C较血清肌酐和血尿素氮对失代偿期肝硬化并发HRS的临床预测价值更好。

6 N-乙酰-β-D-氨基葡萄糖苷酶

尿酶N-乙酰-β-D-氨基葡萄糖苷酶(N-acetyl-β-D-glucosaminidase，NAG)存在于近端小管上皮细胞的溶酶体中，由于其130 000的高分子量，血浆NAG不能通过肾小球过滤，并且尿NAG的增加仅由近端肾小管细胞损伤从近端肾小管细胞溶酶体分泌引起。Kim等[25]研究旨在评估尿NAG在失代偿期肝硬化患者中的有效性，将114例失代偿期肝硬化住院患者分为肾前性氮质血症、HRS和ATN三组，将血清肌酐、胱抑素C和尿NAG水平作为AKI分化、发展以及患者病死率的标志物，在基线时诊断为AKI的30例患者的血清肌酐、胱抑素C水平、尿NAG水平和Child-Pugh评分显著高于无AKI的患者，血清胱抑素C和尿NAG水平是失代偿期肝硬化患者AKI发展的独立预测因子，存活率与低血清胱抑素C和尿NAG水平显著相关。因此，血清胱抑素C和尿NAG水平可用于区分AKI类型，并且是失代偿期肝硬化患者AKI发展和病死率的强预测因子。有研究表明，NAG是早于尿白蛋白出现的反映肾小管间质损伤的敏感指标，单独检测时灵敏度为90.2%，特异度为76.4%，尿白蛋白肌酐比值+NAG联合检测可发挥最大诊断效能(灵敏度、特异度分别为93.2%、96.8%)，提高诊断早期肾脏损伤的灵敏度和特异度[26]。

7 肝型脂肪酸结合蛋白

肝型脂肪酸结合蛋白(liver-type fatty acid binding protein，L-FABP)是一种内源性抗氧化蛋白，主要表达于肝脏和肾脏。尿L-FABP源自近端肾小管上皮细胞，尿L-FABP水平在肾小管损伤时升高，在正常肝脏环境中，L-FABP是脂肪酸代谢的关键调控因子[27]。研究发现，随着肾脏损伤严重程度的增加，已故肾脏捐献者的供体中NGAL和L-FABP的水平显著升高[28]。潘俊娣等[29]在探讨肝硬化合并AKI患者尿NGAL、L-FABP变化及意义的研究中发现，肝硬化合并AKI患者尿L-FABP水平明显升高，尿L-FABP水平明显升高与肾功能分级、肾损伤程度显著相关，高水平L-FABP是肝硬化合并AKI的危险因素，L-FABP诊断肝硬化合并AKI具有较高的灵敏度、特异度，可作为判定肝硬化合并AKI的生物学标志物。康晓珍等[30]研究证实，与IL-18相比，L-FABP诊断肝硬化失代偿期肾损伤的价值更高、临床意义较大，可推荐作为肝硬化合并AKI早期诊断的生物学标志物。

8 β2-微球蛋白

β2-微球蛋白(β2-microglobulin，β2-MG)是一种小分子球蛋白，经肾小球自由过滤后被肾脏近曲小管重吸收，最后被肾小管内皮细胞降解为氨基酸，血清中β2-MG水平升高可反映肾小球滤过功能受损或过滤负荷增加[31]。研究发现，β2-MG水平在健康人群和肝硬化、肝硬化合并HRS的患者中有明显差异，肝功能越差肾功能受损越严重、β2-MG水平越高，尿微量蛋白能早期发现肝硬化肾损害，可作为亚临床HRS的生物学检测指标[32]。由于淋巴系统是β2-MG生成的主要场所，肿瘤、免疫反应均可引起β2-MG升高，因此β2-MG检测的灵敏度较低。研究发现，β2-MG和胱抑素C、尿肌酐生物学标志物联合检查可以提高灵敏度、特异度和诊断符合率，联合检测较单独应用β2-MG的诊断效能更高[33]。

9 小 结

AKI常见于肝硬化患者且病死率较高。一项纳入了349例患者的回顾性分析显示，HRS AKI约占住院肝硬化患者AKI的38.1%，且与AKI高死亡率相关[34]。AKI最常见的病因是肾前性氮质血症、ATN和HRS，由于治疗方法不同，所以准确区分AKI的病因至关重要，但是建立准确的鉴别诊断极具挑战性。肾损伤的生物标志物可以区分AKI病因，并且可以更准确和快速地诊断出AKI。生物标志物如NGAL、KIM-1、IL-18和L-FABP也可早期诊断AKI，区分ATN和HRS并预测预后[35]。当不同生物学标志物之间的诊断界值相差较大时，需多种生物学标志物同时检查并联合影像学检测，以期做到早期诊断、早期治疗。